冷变形金属的回复与再结晶.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第八章 冷变形金属的回复与再结晶,第一节 冷变形金属在加热时的组织与性能变化,一 回复与再结晶,回复：冷变形金属在低温加热时，其显微组织无可见变化，但其物理、力学性能却部分恢复到冷变形以前的过程。,再结晶：冷变形金属被加热到适当温度时，在变形组织内部新的无畸变的等轴晶粒逐渐取代变形晶粒，而使形变强化效应完全消除的过程。,回复 再结晶 晶粒长大,第一节 冷变形金属在加热时的组织与性能变化,二 显微组织变化（示意图）,回复阶段：显微组织仍为纤维状，无可见变化；,再结晶阶段：变形晶粒通过形核长大，逐渐转变为新的无畸变的等轴晶粒。,晶粒长大阶段：晶界移动、晶粒粗化，达到相对稳定的形状和尺寸。,回复 再结晶 晶粒长大,第一节 冷变形金属在加热时的组织与性能变化,四 储存能变化（示意图）,1 储存能：存在于冷变形金属内部的一小部分（10）变形功。,弹性应变能（312）,2 存在形式 位错（8090）驱动力,点缺陷,3 储存能的释放：原子活动能力提高，迁移至平衡位置，储存能得以释放。,第一节 冷变形金属在加热时的组织与性能变化,五 内应力变化,回复阶段：大部分或全部消除第一类内应力，部分消除第二、三类内应力；,再结晶阶段：内应力可完全消除。,第二节 回复,一 回复动力学（示意图）,1 加工硬化残留率与退火温度和时间的关系,ln(,x,0,/x,)=,c,0,t,exp(,-Q/RT,),x,0,原始加工硬化残留率；,x,退火时加工硬化残留率；,c,0,比例常数；,t,加热时间；,T,加热温度。,第二节 回复,一 回复动力学（示意图）,2 动力学曲线特点,（1）没有孕育期；,（2）开始变化快，随后变慢；,（3）长时间处理后，性能趋于一平衡值。,第二节 回复,二 回复机理,2 中温回复（0.30.5Tm）,异号位错相遇而抵销,位错滑移 位错缠结重新排列 位错密度降低,亚晶粒长大,第二节 回复,三 回复退火的应用,去应力退火：降低应力（保持加工硬化效果），防止工件变形、开裂，提高耐蚀性。,第三节 再结晶,一 再结晶的形核与长大,驱动力：畸变能差,2 长大,方式：晶核向畸变晶粒扩展，直至新晶粒相互接触。,注：再结晶不是相变过程。,第三节 再结晶,二 再结晶动力学,（1）再结晶速度与温度的关系,v,再,A,exp(-,Q,R,/RT,),（2）规律,开始时再结晶速度很小，在体积分数为0.5时最大，然后减慢。,第三节 再结晶,三 再结晶温度,1 再结晶温度：经严重冷变形（变形量70%）的金属或合金，在1h内能够完成再结晶的（再结晶体积分数95%）最低温度。,高纯金属：T,再,(0.250.35)Tm。,2 经验公式 工业纯金属：T,再,(0.350.45)Tm。,合金：T,再,(0.40.9)Tm。,注：再结晶退火温度一般比上述温度高100200。,第三节 再结晶,三 再结晶温度,变形量越大，驱动力越大，再结晶温度越低；3 影响因素 纯度越高，再结晶温度越低；,加热速度太低或太高，再结晶温度提高。,第三节 再结晶,四 影响再结晶的因素,1 退火温度。温度越高，再结晶速度越大。,2 变形量。变形量越大，再结晶温度越低；随变形量增大，再结晶温度趋于稳定；变形量低于一定值，再结晶不能进行。,3 原始晶粒尺寸。晶粒越小，驱动力越大；晶界越多，有利于形核。,4 微量溶质元素。阻碍位错和晶界的运动，不利于再结晶。,5 第二分散相。间距和直径都较大时，提高畸变能，并可作为形核核心，促进再结晶；直径和间距很小时，提高畸变能，但阻碍晶界迁移，阻碍再结晶。,第三节 再结晶,五 再结晶晶粒大小的控制（晶粒大小变形量关系图）,1 变形量（图）。存在临界变形量，生产中应避免临界变形量。,2 原始晶粒尺寸。晶粒越小，驱动力越大，形核位置越多，使晶粒细化。,3 合金元素和杂质。增加储存能，阻碍晶界移动，有利于晶粒细化。,4 温度。变形温度越高，回复程度越大，储存能减小，晶粒粗化；退火温度越高，临界变形度越小，晶粒粗大。,第三节 再结晶,六 再结晶的应用,恢复变形能力,改善显微组织,再结晶退火 消除各向异性,提高组织稳定性,再结晶温度：T,再,100200。,2h,第四节,晶粒长大,一 晶粒的正常长大,1正常长大：再结晶后的晶粒均匀连续的长大。,2 驱动力：界面能差。界面能越大，曲率半径越小，驱动力越大。,(长大方向是指向曲率中心,而再结晶晶核的长大方向相反.),晶界趋于平直,3 晶粒的稳定形状 晶界夹角趋于120,二维坐标中晶粒边数趋于6,第四节,晶粒长大,一 晶粒的正常长大,4 影响晶粒长大的因素,（1）温度。温度越高，晶界易迁移，晶粒易粗化。,（2）分散相粒子。阻碍晶界迁移，降低晶粒长大速率。一般有晶粒稳定尺寸d和第二相质点半径r、体积分数,的关系：,d=4r/3,（3）杂质与合金元素。降低界面能，不利于晶界移动。,（4）晶粒位向差。小角度晶界的界面能小于大角度晶界，因而前者的移动速率低于后者。,第四节,晶粒长大,二 晶粒的异常长大,各向异性,织构明显 优化磁导率,3 对组织和性能的影响 晶粒大小不均 性能不均,降低强度和塑韧性,晶粒粗大 提高表面粗糙度,第四节,晶粒长大,三 再结晶退火的组织,1 再结晶图。退火温度、变形量与晶粒大小的关系图。（图）,2再结晶织构。再结晶退火后形成的织构。退火可将形变织构消除，也可形成新织构。,3 退火孪晶。再结晶退火后出现的孪晶。是由于再结晶过程中因晶界迁移出现层错形成的。,第五节,金属的热变形,一 动态回复与动态再结晶,1 动态回复：在塑变过程中发生的回复。,2 动态再结晶：在塑变过程中发生的再结晶。,包含亚晶粒，位错密度较高。,特点 反复形核，有限长大，晶粒较细。,应用：采用低的变形终止温度、大的最终变形量、,快的冷却速度可获得细小晶粒。,第五节,金属的热变形,二 金属的热加工,3 热加工后的组织与性能,（1）改善铸锭组织。气泡焊合、破碎碳化物、细化晶粒、,降低偏析。提高强度、塑性、韧性。,（2）形成纤维组织（流线）。,组织：枝晶、偏析、夹杂物沿变形方向呈纤维状分布。,性能：各向异性。沿流线方向塑性和韧性提高明显。,第五节,金属的热变形,二 金属的热加工,3 热加工后的组织与性能,（3）形成带状组织,形成：两相合金变形或带状偏析被拉长。,影响：各向异性。,消除：避免在两相区变形、减少夹杂元素含量、采用高温 扩散退火或正火。,第五节,金属的热变形,二 金属的热加工,4 热加工的优点,（1）可持续大变形量加工。,（2）动力消耗小。,（3）提高材料质量和性能,第五节,金属的热变形,三 超塑性,1 超塑性：某些材料在特定变形条件下呈现的特别大的延伸率。,2条件：晶粒细小、温度范围（0.50.65Tm）、应变速率小（10.01%/s）。,3 本质：多数观点认为是由晶界的滑动和晶粒的转动所致。,